JP2972047B2 - Sweep solid generator - Google Patents

Sweep solid generator

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JP2972047B2
JP2972047B2 JP5097961A JP9796193A JP2972047B2 JP 2972047 B2 JP2972047 B2 JP 2972047B2 JP 5097961 A JP5097961 A JP 5097961A JP 9796193 A JP9796193 A JP 9796193A JP 2972047 B2 JP2972047 B2 JP 2972047B2
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solid
sweep
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characteristic curve
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宏章 須崎
耕太郎 小笠原
耕市 上田
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Consejo Superior de Investigaciones Cientificas CSIC
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Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、コンピュータ援用設計
(CAD)やコンピュータ援用生産(CAM)等の形状
処理に関し、特に、スイープ曲面を生成するスイープ立
体生成装置に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to shape processing such as computer-aided design (CAD) and computer-aided production (CAM), and more particularly, to a swept solid generator for generating a swept surface.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来の技術としては、CADシステムに
おいて軌道曲線が複数本に分かれていた場合、1本の自
由曲線に変換し、軌道曲線を1本にした上でスイープ立
体生成の処理を行なっていた。
2. Description of the Related Art As a conventional technique, when a trajectory curve is divided into a plurality of lines in a CAD system, the trajectory curve is converted into one free curve, and the trajectory curve is reduced to one to perform a sweep solid generation process. I was

【0003】また、他の従来の技術としては、特開平4
−117572号公報に記載されている「3次元立体形
状生成装置」において、軌道曲線上の点における接線ベ
クトル及び曲率ベクトルに基づいて座標変換を行ない、
補間曲線を生成し、特徴曲線と補間曲線からグレゴリー
・パッチ(Gregory Patch)で内挿してス
イープ立体を生成していた。
Another conventional technique is disclosed in Japanese Unexamined Patent Publication No.
In the “3D three-dimensional shape generating device” described in JP-117572A, coordinate conversion is performed based on a tangent vector and a curvature vector at a point on a trajectory curve,
An interpolated curve was generated, and a sweep solid was generated by interpolating the feature curve and the interpolated curve with a Gregory Patch.

【0004】[0004]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述し
た従来のCADシステムで用いられる複数本の軌道曲線
を1本の自由曲線に変換するという方法では、特徴曲線
が1本であるため、スイープ立体生成時のアルゴリズム
が1つで達成できるという利点はあるものの、例えば、
直線、円弧のように軌道曲線の種類から明白にスイープ
立体生成が可能な区間も自由曲線として扱うため、スイ
ープ立体を定義するデータ量が増加すると共に、処理負
荷が増大し、処理が不安定であるという問題点があっ
た。
However, in the above-described method of converting a plurality of trajectory curves used in the conventional CAD system into one free curve, there is only one characteristic curve. Although there is an advantage that the time algorithm can be achieved by one, for example,
Sections that can clearly generate a sweep solid from the type of orbital curve, such as straight lines and arcs, are also treated as free curves, so the amount of data defining the sweep solid increases, the processing load increases, and processing becomes unstable. There was a problem.

【0005】上述した「3次立体形状生成装置」では、
曲率の変化が激しい部分で得られるスイープ曲面は、極
端にねじれてしまったり、使用される曲面の性質上、生
成されるスイープ立体が細かいパッチに分割されてしま
うという問題点があった。また、「3次立体形状生成装
置」に記載されている曲面式は、従来隣合う曲面と滑ら
かに接続する曲面を生成する際に生じていた問題を解決
した新しい曲面式であるが、更にデータの互換が必要で
あるという問題点があった。
[0005] In the above-mentioned "tertiary three-dimensional shape generating apparatus",
A sweep surface obtained in a portion where the curvature changes greatly has a problem that the surface is extremely twisted, and a generated sweep solid is divided into small patches due to the nature of the used surface. The surface equation described in the “cubic three-dimensional shape generation device” is a new surface equation that solves the problem that has conventionally occurred when generating a surface that smoothly connects to an adjacent surface. There was a problem that compatibility was required.

【0006】本発明の目的は、激しい曲率の変化に伴う
ねじれの影響を受けずに、軌道曲線が持つ特徴を反映し
たスイープ立体を生成でき、合成したスイープ立体を一
般性のある曲面形式で表現できるスイープ立体生成装置
を提供する。
SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to generate a swept solid reflecting the characteristics of an orbital curve without being affected by torsion caused by a sharp change in curvature, and to express a synthesized swept solid in a general curved surface format. The present invention provides a sweep solid generator capable of performing the above-described operations.

【0007】[0007]

【課題を解決するための手段】本発明の目的は、軌道曲
線の任意の地点での特徴曲線を算出する特徴曲線算出手
段と、算出された特徴曲線を該軌道曲線の両端点に配置
する特徴曲線配置手段と、軌道曲線及び軌道曲線の両端
点に配置された特徴曲線に基づいてスイープ立体の生成
で近似の方法を用いるか否かを判別する立体生成法判別
手段と、立体生成法判別手段でスイープ立体の生成で該
近似の方法を用いないと判別された場合に軌道曲線及び
特徴曲線に基づいてスイープ立体を生成する区間スイー
プ立体生成手段と、立体生成法判別手段でスイープ立体
の生成で近似の方法を用いると判別された場合に特徴曲
線算出手段を用いて特徴曲線を軌道曲線上に適宜追加し
て近似的に立体を生成する近似区間スイープ立体生成手
段と、区間スイープ立体生成手段及び近似区間スイープ
立体生成手段によって得られた区間スイープ立体で隣接
する立体間の接続性を整える曲面間整合手段と、区間ス
イープ立体を1つのスイープ立体に合成する立体合成手
段とを備えているスイープ立体生成装置によって達成さ
れる。
SUMMARY OF THE INVENTION It is an object of the present invention to provide a characteristic curve calculating means for calculating a characteristic curve at an arbitrary point on a trajectory curve, and a feature for disposing the calculated characteristic curve at both ends of the trajectory curve. Curve arranging means, solid generating method judging means for judging whether or not to use an approximation method in the generation of a swept solid based on a trajectory curve and characteristic curves arranged at both end points of the trajectory curve, and solid generating method judging means In the case where it is determined that the approximation method is not used in the generation of the sweep solid, the section sweep solid generation means for generating the sweep solid based on the trajectory curve and the characteristic curve, and the generation of the sweep solid by the solid generation method determination means. An approximate section sweep solid generating means for appropriately adding a characteristic curve to the trajectory curve using a characteristic curve calculating means when it is determined that the approximating method is to be used, and approximately generating a solid; A section matching means for adjusting connectivity between adjacent solids in the section sweep solid obtained by the solid generating means and the approximate section sweep solid generating means, and a solid synthesizing means for synthesizing the section sweep solid into one sweep solid. Is achieved by a sweep volume generator.

【0008】[0008]

【作用】本発明のスイープ立体生成装置は、空間上に配
置された1本または複数の軌道曲線と、1本または複数
の特徴曲線から特徴曲線を軌道曲線に沿って移動または
回転させることによりスイープ曲面を生成するために、
軌道曲線の任意の地点での特徴曲線を算出する特徴曲線
算出手段を用いて、特徴曲線を各軌道曲線の両端点及び
変曲点に配置し、各軌道曲線区間において、前記区間の
両端に配置された特徴曲線と軌道曲線を基にスイープ立
体生成の生成手段に近似の手法が必要かどうかを判別
し、近似の手法が必要ないと判別された場合、区間スイ
ープ立体生成手段により、特徴曲線と軌道曲線を基にス
イープ立体を生成する。近似の手法が必要と判別された
場合、近似スイープ立体生成手段により、前記特徴曲線
算出手段を用いて特徴曲線を軌道曲線上に適宜追加し近
似的に立体を生成する。生成された区間スイープ立体
は、隣合う立体間の接続性を整え、1つのスイープ立体
に合成する。さらに、前記特徴曲線算出手段において
は、軌道曲線の種類に応じた特徴曲線の算出を行ない、
算出する際に用いる座標変換マトリックスが一意に規定
できない場合、適当な平面を指定し、平面の法線ベクト
ルと軌道曲線の任意パラメータ点での接線ベクトルを基
に前記パラメータ点での座標変換マトリックスを定義す
る。また、前記区間スイープ立体生成手段においては、
軌道曲線の種類に応じた区間スイープ立体を生成する。
そして、前記近似区間スイープ立体生成手段において
は、区間スイープ立体の任意のパラメータ地点での断面
曲線と、前記特徴曲線算出手段を用いて前記パラメータ
地点に算出された曲線間の比較を行なう。
The sweep solid generating apparatus of the present invention sweeps by moving or rotating one or a plurality of orbital curves arranged in a space and a characteristic curve from one or a plurality of characteristic curves along the orbital curve. To generate a surface,
Using a characteristic curve calculating means for calculating a characteristic curve at an arbitrary point of the orbit curve, the characteristic curve is arranged at both end points and inflection points of each orbit curve, and in each orbit curve section, arranged at both ends of the section. Based on the obtained characteristic curve and the trajectory curve, it is determined whether or not an approximation method is necessary for the generation means of the sweep three-dimensional generation. Generate a swept solid based on the orbit curve. When it is determined that the approximation method is necessary, the characteristic curve is appropriately added to the trajectory curve using the characteristic curve calculation means by the approximate sweep solid generation means, and the solid is approximately generated. The generated section sweep solid is adjusted to the connectivity between the adjacent solids and combined into one sweep solid. Further, the characteristic curve calculating means calculates a characteristic curve according to the type of the trajectory curve,
If the coordinate transformation matrix used for calculation cannot be uniquely defined, specify an appropriate plane, and calculate the coordinate transformation matrix at the parameter points based on the normal vector of the plane and the tangent vector at any parameter point of the trajectory curve. Define. In the section sweep solid generating means,
A section sweep solid corresponding to the type of the orbit curve is generated.
The approximate section swept solid generating means compares the sectional curve at an arbitrary parameter point of the section swept solid with the curve calculated at the parameter point using the characteristic curve calculating means.

【0009】[0009]

【実施例】以下、図面を参照して本発明のスイープ立体
生成装置の実施例を説明する。
BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS FIG. 1 is a block diagram showing a configuration of a sweep solid generator according to the present invention.

【0010】図1は、本発明のスイープ立体生成装置の
一実施例の構成を示すブロック図である。
FIG. 1 is a block diagram showing the configuration of an embodiment of a sweep solid generator according to the present invention.

【0011】図1のスイープ立体生成装置は、制御部
1、制御部1に接続された表示部2、制御部1に接続さ
れたキーボード部3、制御部1に接続されたタブレット
部4、制御部1に接続されたファイル部5、制御部1に
接続されたモデリング部6、制御部1に接続された特徴
曲線配置部7、特徴曲線配置部7に接続された特徴曲線
算出部8、制御部1に接続された立体生成法判別部9、
立体生成法判別部9に接続された区間スイープ立体生成
部10、立体生成法判別部9及び特徴曲線算出部8に接
続された近似区間スイープ生成部11、制御部1に接続
された曲面間整合部12、及び制御部1に接続された立
体合成部13によって構成されている。
The sweep solid generator of FIG. 1 includes a control unit 1, a display unit 2 connected to the control unit 1, a keyboard unit 3 connected to the control unit 1, a tablet unit 4 connected to the control unit 1, A file section 5 connected to the section 1; a modeling section 6 connected to the control section 1; a feature curve arrangement section 7 connected to the control section 1; a characteristic curve calculation section 8 connected to the feature curve arrangement section 7; A three-dimensional generation method determining unit 9 connected to the unit 1;
Section sweep solid generating section 10 connected to solid generating method determining section 9, approximate section sweep generating section 11 connected to solid generating method determining section 9 and characteristic curve calculating section 8, and matching between curved surfaces connected to control section 1 It comprises a unit 12 and a three-dimensional synthesizing unit 13 connected to the control unit 1.

【0012】次に、図2のフローチャートを参照して、
上記各構成部分の動作を説明する。
Next, referring to the flowchart of FIG.
The operation of each of the above components will be described.

【0013】まず、モデリング部6で、図3に示すよう
に、1本または複数の軌道曲線、及び、1本または複数
の特徴曲線を入力する(ステップS1)。次に、特徴曲
線配置部7で、特徴曲線算出部8を用いて入力された特
徴曲線を、図4に示すように、軌道曲線の両端点及び変
曲点に配置する(ステップS2)。その際、特徴曲線算
出部8は、特徴曲線の掃引方法や軌道曲線の種類に応じ
た算出方法を用いる。例えば、特徴曲線と軌道曲線との
角度を維持して、特徴曲線を算出する場合、軌道曲線が
直線のときは平行移動の方法を用いて算出し、軌道曲線
が円弧のときは回転移動の方法を用いて算出する。軌道
曲線が自由曲線の場合は、変曲点で分割した後、分割区
間において平面を指定し、その指定した平面に基づいて
座標変換マトリックスを生成し、特徴曲線を算出する。
First, as shown in FIG. 3, one or a plurality of trajectory curves and one or a plurality of characteristic curves are input to the modeling unit 6 (step S1). Next, the characteristic curve input unit 7 arranges the characteristic curves input using the characteristic curve calculation unit 8 at both end points and inflection points of the trajectory curve as shown in FIG. 4 (step S2). At that time, the characteristic curve calculation unit 8 uses a method for sweeping the characteristic curve or a calculation method according to the type of the trajectory curve. For example, when calculating the characteristic curve while maintaining the angle between the characteristic curve and the trajectory curve, when the trajectory curve is a straight line, the calculation is performed using a parallel movement method, and when the trajectory curve is a circular arc, the rotation movement method is used. Is calculated using When the trajectory curve is a free curve, after dividing at the inflection point, a plane is designated in the division section, a coordinate transformation matrix is generated based on the designated plane, and a characteristic curve is calculated.

【0014】平面指定法は、図5に示すように、どの区
間においても一律に平面を指定する方法や、図6に示す
ように、それぞれの分割区間において区間の端点及び中
点の3点で平面を決定する方法がある。その場合、3点
で平面が決定できないときは、その区間は直線と判断
し、平行移動の方法を用いて特徴曲線を算出する。
As shown in FIG. 5, the plane designating method is a method of uniformly designating a plane in any section, and as shown in FIG. 6, in each divided section, an end point and a middle point of the section are used. There is a method for determining the plane. In this case, when a plane cannot be determined at three points, the section is determined to be a straight line, and a characteristic curve is calculated using a parallel movement method.

【0015】平面が決定したならば、次に、軌道曲線上
の特徴曲線の係る地点と、特徴曲線算出先地点におい
て、それぞれの地点における接線ベクトルと前記平面の
法線ベクトルとにより外積をとり、それを主法線ベクト
ルとする。続いて、主法線ベクトルと接線ベクトルによ
り外積をとり、それの結果を従法線ベクトルとする。
Once the plane is determined, the cross product is calculated by using the tangent vector at each point and the normal vector of the plane at the point of the characteristic curve on the trajectory curve and the characteristic curve calculation destination point. Let it be the main normal vector. Subsequently, an outer product is obtained by using the main normal vector and the tangent vector, and the result is used as the triangular vector.

【0016】図7に示すように、こうして得られた接線
ベクトル、主法線ベクトル、従法線ベクトルを座標系と
して2地点間の座標変換マトリックスを計算し、座標変
換を行ない、図8に示すように特徴曲線を算出する。
As shown in FIG. 7, a coordinate transformation matrix between two points is calculated using the tangent vector, the main normal vector, and the triangular vector thus obtained as a coordinate system, and coordinate transformation is performed. Is calculated as follows.

【0017】特徴曲線を平行に掃引する場合は、軌道曲
線の種類にかかわらず、平行移動の方法を用いて算出す
る。従って、図9に示すような配置になる。
In the case of sweeping the characteristic curves in parallel, the calculation is performed using a parallel movement method regardless of the type of the orbit curve. Therefore, the arrangement is as shown in FIG.

【0018】また、図10に示すように、異なる形状の
特徴曲線で掃引する場合は、特徴曲線を算出する算出先
地点において、図11に示すように、算出先地点の両側
にある2本の特徴曲線に基づいて算出先地点においてそ
れぞれの特徴曲線を算出し、その後、算出した2曲線に
対し元の特徴曲線が配置されているそれぞれの地点から
算出先地点までの長さの比による線形補間を行なう。
As shown in FIG. 10, when sweeping is performed by using characteristic curves having different shapes, as shown in FIG. 11, two points on both sides of the calculation destination point are calculated at the calculation destination point for calculating the characteristic curve. Calculating each characteristic curve at the calculation destination point based on the characteristic curve, and then linearly interpolating the calculated two curves by the ratio of the length from each point where the original characteristic curve is arranged to the calculation destination point Perform

【0019】図12に示すように、線形補間によって得
られた曲線を算出先地点の特徴曲線とする。
As shown in FIG. 12, a curve obtained by linear interpolation is used as a characteristic curve at a calculation destination point.

【0020】軌道曲線の端点及び変曲点に特徴曲線を配
置した後は、各軌道曲線区間において、軌道曲線と特徴
曲線に基づいて区間スイープ立体を生成する(ステップ
S3)。立体生成法判別部9で、特徴曲線と軌道曲線に
基づいて区間スイープ立体生成の可否を判別し、生成可
能と判別された場合は、区間スイープ立体生成部10に
より区間スイープ立体を生成する。
After arranging the characteristic curves at the end points and inflection points of the trajectory curve, a section sweep solid is generated in each trajectory curve section based on the trajectory curve and the characteristic curve (step S3). The three-dimensional generation method determining unit 9 determines whether or not to generate the section sweep solid based on the characteristic curve and the trajectory curve, and when it is determined that the three-dimensional solid can be generated, the section sweep three-dimensional generator 10 generates the section sweep solid.

【0021】例えば、図13に示すように、軌道曲線が
直線の場合はルールド面生成の手法を用いて区間スイー
プ立体生成が可能である。その他、図14に示すよう
に、円弧を軌道曲線とし、円弧の両端にある特徴曲線の
形状が一致する場合には、円弧まわりの立体生成方法を
用いて区間スイープ立体生成が可能である。
For example, as shown in FIG. 13, when the trajectory curve is a straight line, a section-swept solid can be generated by using a ruled surface generation method. In addition, as shown in FIG. 14, when an arc is a trajectory curve and the shapes of the characteristic curves at both ends of the arc match, section sweep solid generation can be performed using a solid generation method around the arc.

【0022】また、立体生成法判別部9により、区間ス
イープ立体生成が不可能と判断された場合、近似区間ス
イープ立体生成部11により区間スイープ立体を生成す
る。例えば、図15に示すように、軌道曲線が自由曲線
である場合は、近似区間スイープ生成方法を用いて区間
スイープ立体を生成する。
If it is determined by the three-dimensional generation method discriminating unit 9 that it is not possible to generate the section sweep solid, the approximate section sweep three-dimensional generator 11 generates the section sweep solid. For example, as shown in FIG. 15, when the trajectory curve is a free curve, a section sweep solid is generated using an approximate section sweep generation method.

【0023】以下、図16のフローチャートを参照して
近似区間スイープ立体生成部11の動作を説明する。
The operation of the approximate section sweep three-dimensional solid generator 11 will be described below with reference to the flowchart of FIG.

【0024】近似区間スイープ立体生成部11は、ま
ず、配置された特徴曲線に基づいてスキニングの方法を
用いて立体を生成する(ステップT1)。スキニングに
ついては、パラメータ指定による有理Bスプライン(N
URBS(NonーUniform Rational
B−Spline))曲線を使用するのであれば、例
えば、“オン・ナーブス:サーヴェイ,レ・ピエグル,
米国電子電気学会,コンピュータ・グラフィクス・アン
ド・アプリケーション,1991年1月(“OnNUR
BS:A Survey”(Les Piegl、IE
EE Computer Graphics & Ap
plication、January1991))に述
べられているスキニングの方法を用いる。
First, the approximate section sweep solid generator 11 generates a solid using a skinning method based on the arranged characteristic curves (step T1). For skinning, a rational B-spline (N
URBS (Non-Uniform Rational)
B-Spline)) curve, for example, "On Nervs: Survey, Les Piegr,
Institute of Electrical and Electronics Engineers, Computer Graphics and Applications, January 1991 ("OnNUR
BS: A Survey "(Les Piegl, IE
EE Computer Graphics & Ap
application, January 1991)).

【0025】次に、軌道曲線上にある特徴曲線の間の中
間地点において、特徴曲線算出部8により特徴曲線を算
出し(ステップT2)、同時に、前記パラメータ地点に
おける立体の断面曲線を算出する(ステップT3)。そ
して、図17に示すように、前記パラメータ地点におけ
る特徴曲線と断面曲線との比較を行なう(ステップT
4)。
Next, at an intermediate point between the characteristic curves on the trajectory curve, a characteristic curve is calculated by the characteristic curve calculation unit 8 (step T2), and at the same time, a three-dimensional sectional curve at the parameter point is calculated (step T2). Step T3). Then, as shown in FIG. 17, the characteristic curve at the parameter point is compared with the cross-sectional curve (step T).
4).

【0026】特徴曲線と断面曲線の比較手段としては曲
線自身の比較や、NURBS曲線の場合、各制御頂点の
比較等が考えられる。比較が許容範囲内と判断されなか
った場合、前記算出特徴曲線を次に立体を再生成する際
の特徴曲線とするため記憶しておく(ステップT5)。
前記立体生成(ステップT1)以降の動作を全ての特徴
曲線に対して行なう(ステップT6)。全ての特徴曲線
に対し前記処理を終了したならば、上記ステップT5で
記憶した算出特徴曲線が存在するかどうかを判別し(ス
テップT7)、存在するならば前記記憶した算出特徴曲
線をあらたに特徴曲線として加える(ステップT8)。
加えられた特徴曲線に基づいてスキニングの方法を用い
て、再び立体を生成し直し、上記ステップT2以降の動
作を繰り返す。記憶した算出特徴曲線が存在しなくなっ
たかどうかを判別し(ステップT7)、上記ステップT
7で記憶した算出特徴曲線が存在しなくなったと判断さ
れた場合には処理を終了し、そのときに生成されている
立体を近似区間スイープ立体とする。
As means for comparing the characteristic curve and the cross-sectional curve, comparison of the curves themselves, and in the case of a NURBS curve, comparison of each control vertex may be considered. If it is not determined that the comparison is within the allowable range, the calculated characteristic curve is stored as a characteristic curve when the solid is regenerated next (step T5).
The operations after the three-dimensional generation (step T1) are performed on all the characteristic curves (step T6). When the above-described processing has been completed for all the characteristic curves, it is determined whether or not the calculated characteristic curve stored in step T5 exists (step T7). If the calculated characteristic curve exists, the stored calculated characteristic curve is newly characterized. It is added as a curve (step T8).
Using the skinning method based on the added feature curve, a solid is generated again, and the operation after step T2 is repeated. It is determined whether or not the stored calculated characteristic curve is no longer present (step T7).
If it is determined that the calculated characteristic curve stored in step 7 is no longer present, the processing is terminated, and the solid generated at that time is set as an approximate section swept solid.

【0027】各軌道曲線上に区間スイープ立体を生成し
た後は、曲面間整合部12により図18に示すように区
間スイープ立体において、隣合う立体間の接続性を整え
るため立体の両端部分を軌道曲線の対応する両端点の接
線ベクトルの方向に修正する(図2のステップS4)。
After the section sweep solid is generated on each orbital curve, both ends of the solid are orbited in the section sweep solid as shown in FIG. The direction is corrected to the direction of the tangent vector at both ends corresponding to the curve (step S4 in FIG. 2).

【0028】立体の両端部分の修正には例えば、“ビジ
ュアル・コンティニュイティ”,ウルフガング・ボー
ム,CAD,Vol.20,ナンバー6,1988
(“Visual continuity”,Wolf
gang Boehm、CAD Volume 20
number 6,1988)のタンジェント プレー
ンコンティニュアス パッチ ワーク(TANGENT
PLANE CONTINUOUS PATCH W
ORK)の項に述べられている方法を用いる。
Modification of both ends of a solid is described, for example, in "Visual Continuity", Wolfgang Baume, CAD, Vol. 20, number 6,1988
("Visual continuity", Wolf
gang Boehm, CAD Volume 20
number 6, 1988) Tangent Plain Continuous Patchwork (TANGENT)
PLANE CONTINUOUS PATCH W
(ORK).

【0029】そして、立体合成部13により、軌道曲線
上に生成された各区間スイープ立体を図19に示すよう
に1つのスイープ立体に合成する(図2のステップS
5)。ここで、合成にはNURBS曲線で曲面を生成す
る場合、例えば、“オン・ナーブス:サーヴェイ,レ・
ピエグル,米国電子電気学会,コンピュータ・グラフィ
クス・アンド・アプリケーション,1991年1月
(“On NURBS:ASurvey”(Les P
iegl、IEEE Computer Graphi
cs & Application、January
1991))に述べられているNURBS曲面のオスロ
アルゴリズムや次数増加アルゴリズムを用いて隣合うN
URBS曲面の次数を揃え、1つのNURBS曲面を生
成する。
Then, the three-dimensional synthesis unit 13 synthesizes each section sweep solid generated on the trajectory curve into one sweep solid as shown in FIG. 19 (step S in FIG. 2).
5). Here, when a curved surface is generated by a NURBS curve in the synthesis, for example, “On Nervs: Survey, Les
Piegl, Institute of Electrical and Electronics Engineers, Computer Graphics and Applications, January 1991 ("On NURBS: A Survey" (Les P
iegl, IEEE Computer Graphi
cs & Application, January
1991)) using the NURBS surface Oslo algorithm or the order increasing algorithm.
The degree of the URBS surface is made uniform to generate one NURBS surface.

【0030】以上の説明で明らかなように、本発明のス
イープ立体生成装置は、以下の効果がある。
As is clear from the above description, the sweep solid generating apparatus of the present invention has the following effects.

【0031】1)軌道曲線の任意位置における特徴曲線
を算出する時、軌道曲線の種類に応じた特徴曲線の算出
を行ない、算出する際に用いる座標変換マトリックスが
一意に規定できない場合、適当な平面を指定し、平面の
法線ベクトルと軌道曲線の任意パラメータ点での接線ベ
クトルを基に前記パラメータ点での座標変換マトリック
スを定義するので、激しい曲率の変化に伴うねじれの影
響を受けない滑らかな曲面生成が可能である。
1) When calculating a characteristic curve at an arbitrary position of a trajectory curve, a characteristic curve corresponding to the type of the trajectory curve is calculated. If a coordinate transformation matrix used in the calculation cannot be uniquely defined, an appropriate plane is used. Is specified, and the coordinate transformation matrix at the parameter points is defined based on the normal vector of the plane and the tangent vector at an arbitrary parameter point of the trajectory curve. Surface generation is possible.

【0032】2)軌道曲線の種類に応じた区間スイープ
立体を生成するため、その軌道曲線が持つ特徴を反映し
たスイープ立体の生成が可能である。
2) Since a section swept solid corresponding to the type of orbit curve is generated, a swept solid reflecting the characteristic of the orbit curve can be generated.

【0033】3)区間スイープ立体の両端部分は、軌道
曲線の両端における接線ベクトルの方向に修正されてい
るので軌道曲線が滑らかに接続されているならば、生成
された区間スイープ立体も滑らかに接続される。したが
って、合成したスイープ立体も滑らかな曲面となり得
る。また、NURBS曲面など、一般性のある曲面形式
で表現することができる。
3) Since both ends of the section sweep solid are corrected in the direction of the tangent vector at both ends of the trajectory curve, if the trajectory curve is connected smoothly, the generated section sweep solid is also connected smoothly. Is done. Therefore, the synthesized sweep solid can also be a smooth curved surface. Further, it can be expressed in a general curved surface format such as a NURBS curved surface.

【0034】[0034]

【発明の効果】本発明のスイープ立体生成装置は、軌道
曲線の任意の地点での特徴曲線を算出する特徴曲線算出
手段と、算出された特徴曲線を該軌道曲線の両端点に配
置する特徴曲線配置手段と、軌道曲線及び軌道曲線の両
端点に配置された特徴曲線に基づいてスイープ立体の生
成で近似の方法を用いるか否かを判別する立体生成法判
別手段と、立体生成法判別手段でスイープ立体の生成で
該近似の方法を用いないと判別された場合に軌道曲線及
び特徴曲線に基づいてスイープ立体を生成する区間スイ
ープ立体生成手段と、立体生成法判別手段でスイープ立
体の生成で近似の方法を用いると判別された場合に特徴
曲線算出手段を用いて特徴曲線を軌道曲線上に適宜追加
して近似的に立体を生成する近似区間スイープ立体生成
手段と、区間スイープ立体生成手段及び近似区間スイー
プ立体生成手段によって得られた区間スイープ立体で隣
接する立体間の接続性を整える曲面間整合手段と、区間
スイープ立体を1つのスイープ立体に合成する立体合成
手段とを備えているので、軌道曲線区間において軌道曲
線の種類に応じたスイープ立体を生成するので軌道曲線
の特徴を反映したスイープ立体を生成することができ
る。また、区間で生成されたスイープ立体において隣合
う立体間の接続性を考慮しているので、軌道曲線が滑ら
かに接続されているならば、生成されるスイープ立体も
滑らかな曲面となる。
According to the present invention, there is provided a sweep solid generating apparatus for calculating a characteristic curve at an arbitrary point of a trajectory curve, and arranging the calculated characteristic curve at both ends of the trajectory curve. Arranging means, a trajectory curve and a three-dimensional generation method determining means for determining whether or not to use an approximation method in the generation of a swept solid based on characteristic curves arranged at both end points of the trajectory curve, and a three-dimensional generation method determining means An interval sweep solid generating means for generating a sweep solid based on the trajectory curve and the characteristic curve when it is determined that the approximation method is not used in the generation of the sweep solid, and approximating the generation of the sweep solid by the solid generating method determining means. An approximate section sweep solid generating means for appropriately adding a characteristic curve to the trajectory curve using a characteristic curve calculating means when it is determined to use the method A curved surface matching means for adjusting the connectivity between adjacent solids in the section sweep solid obtained by the sweep solid generation means and the approximate section sweep solid generation means; Since a sweep solid is generated in accordance with the type of the orbit curve in the orbit curve section, a swept solid reflecting the characteristics of the orbit curve can be generated. In addition, since the connectivity between adjacent solids is considered in the sweep solid generated in the section, if the trajectory curves are connected smoothly, the generated sweep solid also has a smooth curved surface.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明のスイープ立体生成装置の一実施例の構
成を示すブロック図である。
FIG. 1 is a block diagram showing a configuration of an embodiment of a sweep solid generator according to the present invention.

【図2】図1のスイープ立体生成装置の動作を説明する
ためのフローチャートである。
FIG. 2 is a flowchart for explaining an operation of the sweep solid generating apparatus of FIG. 1;

【図3】入力された軌道曲線と特徴曲線の説明図であ
る。
FIG. 3 is an explanatory diagram of an input trajectory curve and a characteristic curve.

【図4】軌道曲線の両端と変曲点に特徴曲線を配置した
ときの説明図である。
FIG. 4 is an explanatory diagram when a characteristic curve is arranged at both ends and an inflection point of a trajectory curve.

【図5】区間における特徴曲線と指定平面の説明図であ
る。
FIG. 5 is an explanatory diagram of a characteristic curve and a designated plane in a section.

【図6】区間における特徴曲線と指定平面の説明図であ
る。
FIG. 6 is an explanatory diagram of a characteristic curve and a designated plane in a section.

【図7】変換座標系の説明図である。FIG. 7 is an explanatory diagram of a transformed coordinate system.

【図8】特徴曲線の配置の説明図である。FIG. 8 is an explanatory diagram of an arrangement of a characteristic curve.

【図9】特徴曲線の配置の説明図である。FIG. 9 is an explanatory diagram of an arrangement of a characteristic curve.

【図10】特徴曲線の形状が異なるときの配置の説明図
である。
FIG. 10 is an explanatory diagram of an arrangement when the shapes of the characteristic curves are different.

【図11】算出先地点に特徴曲線を算出する説明図であ
る。
FIG. 11 is an explanatory diagram for calculating a characteristic curve at a calculation destination point.

【図12】算出先地点で線形補間した特徴曲線の説明図
である。
FIG. 12 is an explanatory diagram of a characteristic curve linearly interpolated at a calculation destination point.

【図13】直線を軌道曲線としたときの区間スイープ立
体生成の説明図である。
FIG. 13 is an explanatory diagram of section sweep solid generation when a straight line is used as a trajectory curve.

【図14】円弧を軌道曲線としたときの区間スイープ立
体生成の説明図である。
FIG. 14 is an explanatory diagram of section sweep solid generation when a circular arc is used as a trajectory curve.

【図15】自由曲線を軌道曲線としたときの区間スイー
プ立体生成の説明図である。
FIG. 15 is an explanatory diagram of section sweep solid generation when a free curve is a trajectory curve.

【図16】図1の近似区間スイープ立体生成部の動作を
説明するためのフローチャートである。
FIG. 16 is a flowchart for explaining the operation of the approximate section sweep three-dimensional solid generator of FIG. 1;

【図17】断面曲線と軌道曲線との比較の説明図であ
る。
FIG. 17 is an explanatory diagram of a comparison between a cross-sectional curve and a trajectory curve.

【図18】図1の立体間整合部の動作を説明するための
図である。
FIG. 18 is a diagram for explaining an operation of the three-dimensional matching unit of FIG. 1;

【図19】本発明のスイープ立体装置により得られた結
果の一例を示す図である。
FIG. 19 is a diagram showing an example of a result obtained by the sweep three-dimensional apparatus of the present invention.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 制御部 2 表示部 3 キーボード部 4 タブレット部 5 ファイル部 6 モデリング部 7 特徴曲線配置部 8 特徴曲線算出部 9 立体生成法判別部 10 区間スイープ立体生成部 11 近似区間スイープ生成部 12 曲面間整合部 13 立体合成部 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Control part 2 Display part 3 Keyboard part 4 Tablet part 5 File part 6 Modeling part 7 Feature curve arrangement part 8 Feature curve calculation part 9 Solid generation method discrimination part 10 Section sweep solid generation part 11 Approximate section sweep generation part 12 Matching between curved surfaces Part 13 Three-dimensional synthesis part

フロントページの続き (56)参考文献 特開 平1−99101(JP,A) 特開 平3−163668(JP,A) 特開 平4−117572(JP,A) 特開 平4−135208(JP,A) 特開 平4−263368(JP,A) 特開 平5−94501(JP,A) 特開 平5−250444(JP,A) 特開 平6−301752(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) G06T 17/00 JICSTファイル(JOIS)Continuation of the front page (56) References JP-A-1-99101 (JP, A) JP-A-3-163668 (JP, A) JP-A-4-117572 (JP, A) JP-A-4-135208 (JP) JP-A-4-263368 (JP, A) JP-A-5-94501 (JP, A) JP-A-5-250444 (JP, A) JP-A-6-301755 (JP, A) (58) Surveyed field (Int.Cl. 6 , DB name) G06T 17/00 JICST file (JOIS)

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 軌道曲線の任意の地点での特徴曲線を算
出する特徴曲線算出手段と、該算出された特徴曲線を該
軌道曲線の両端点に配置する特徴曲線配置手段と、該軌
道曲線及び当該軌道曲線の両端点に配置された該特徴曲
線に基づいてスイープ立体の生成で近似の方法を用いる
か否かを判別する立体生成法判別手段と、該立体生成法
判別手段で該スイープ立体の生成で該近似の方法を用い
ないと判別された場合に該軌道曲線及び該特徴曲線に基
づいて該スイープ立体を生成する区間スイープ立体生成
手段と、該立体生成法判別手段で該スイープ立体の生成
で該近似の方法を用いると判別された場合に該特徴曲線
算出手段を用いて該特徴曲線を該軌道曲線上に適宜追加
して近似的に立体を生成する近似区間スイープ立体生成
手段と、該区間スイープ立体生成手段及び該近似区間ス
イープ立体生成手段によって得られた区間スイープ立体
で隣接する立体間の接続性を整える曲面間整合手段と、
該区間スイープ立体を1つのスイープ立体に合成する立
体合成手段とを備えていることを特徴とするスイープ立
体生成装置。
1. A characteristic curve calculating means for calculating a characteristic curve at an arbitrary point of a trajectory curve, a characteristic curve arranging means for arranging the calculated characteristic curve at both end points of the trajectory curve, Solid generation method determining means for determining whether or not to use an approximation method in the generation of a sweep solid based on the characteristic curves arranged at both end points of the orbital curve; and An interval sweep solid generating means for generating the swept solid based on the trajectory curve and the feature curve when it is determined that the approximation method is not used in the generation, and generating the sweep solid by the solid generating method determining means An approximate section sweep solid generating means for appropriately generating a solid by approximately adding the characteristic curve to the trajectory curve using the characteristic curve calculating means when it is determined that the approximating method is used; Section switch Curved surface matching means for adjusting connectivity between adjacent solids in the section sweep solid obtained by the loop solid generation means and the approximate section sweep solid generation means,
A three-dimensional synthesizing means for synthesizing the section sweep solid into one sweep solid.
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